本發(fā)明屬于半導體，涉及一種非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)及制備方法。

背景技術(shù)：

1、非制冷紅外探測是一種在超高真空環(huán)境下通過吸收外界的紅外能量轉(zhuǎn)化為電學信號進行成像的探測器，所以在非制冷紅外探測器的封裝過程中必須使用并激活吸氣劑，從而去除殘余氣體以保持更高的真空度。并且后期使用過程中如果出現(xiàn)真空度下降的情況，可以二次激活吸氣劑以再次保持高真空的環(huán)境。

2、當前行業(yè)內(nèi)非制冷紅外探測器的封裝工藝主要有金屬封裝、陶瓷封裝、晶圓級封裝和像素級封裝四種形式，其中金屬封裝和陶瓷封裝使用的是柱狀吸氣劑，通過焊接方式將吸氣劑焊接到管殼引線上，并在封裝前采用電激活或者熱激活吸氣劑來保持高真空度。晶圓級封裝使用的是薄膜吸氣劑，將吸氣劑集成到蓋帽晶圓上，最后在鍵合時利用鍵合的高溫激活吸氣劑。像素級封裝，是在晶圓級封裝的基礎(chǔ)上將蓋帽晶圓與mems晶圓集成，采用一種材料直接將mems微結(jié)構(gòu)整面封裝起來，基于該種封裝形式，吸氣劑需要集成在整個微腔結(jié)構(gòu)中，屬于在mems前道工藝中就完成吸氣劑的沉積，但在半導體常規(guī)工藝流程中所涉及到的多次高溫烘烤及有機溶液清洗等過程均會影響到吸氣劑的性能，導致吸氣能力喪失，無法保證腔體中的真空度，導致探測器真空壽命差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出一種非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)及制備方法，旨在提高像素級封裝結(jié)構(gòu)的性能。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)，包括：讀出電路襯底1，所述讀出電路襯底1上具有mems微橋結(jié)構(gòu)2，每一所述mems微橋結(jié)構(gòu)2上罩設(shè)有一個像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3，所述像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3上開設(shè)有沉積孔5，所述沉積孔5的下方具有吸氣劑4，所述像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3的外部具有封孔膜層6，所述封孔膜層6對所述沉積孔5進行封堵。

3、進一步地，所述封孔膜層6罩設(shè)于所述像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3外。

4、進一步地，相鄰像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3外的封孔膜層6相連且填滿于相鄰像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3之間的間隙。

5、進一步地，所述吸氣劑4位于mems微橋結(jié)構(gòu)2的四周。

6、進一步地，相鄰像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3之間具有吸氣劑4。

7、第二方面，本發(fā)明提供了一種非制冷紅外探測器像素級制備方法，包括以下步驟：

8、步驟s1：在讀出電路襯底1上基于犧牲層制作mems微橋結(jié)構(gòu)2以及罩設(shè)于各個mems微橋結(jié)構(gòu)上的像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3；

9、步驟s2：在所述像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3上開設(shè)沉積孔5并對所述沉積孔5下方的犧牲層7進行蝕刻；

10、步驟s3：通過沉積孔5將吸氣劑4沉積至像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3內(nèi)部；

11、步驟s4：除去所述像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3上方吸氣劑膜層，并通過沉積孔5完成犧牲層7的釋放；

12、步驟s5：在像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3外鍍封孔膜層6，所述封孔膜層6對所述沉積孔5進行封堵，以此完成像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3密封。

13、進一步地，所述步驟s5之后，采用熱激活方式對所述吸氣劑4進行激活。

14、進一步地，所述吸氣劑4沉積至像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3內(nèi)部時采用物理/化學氣相沉積工藝。

15、進一步地，所述物理氣相沉積工藝為電子束蒸發(fā)鍍膜工藝。

16、進一步地，所述除去像素封裝結(jié)構(gòu)腔體3上方吸氣劑膜層的工藝為化學機械研磨工藝。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：在像素封裝結(jié)構(gòu)腔體制備完成后再進行吸氣劑沉積，將吸氣劑的制備工藝環(huán)節(jié)設(shè)計在了整套mems工藝的最后段，避免了前道各項工藝對吸氣劑產(chǎn)生的影響，且通過高溫熱激活的方式激活吸氣劑，在完成真空腔體結(jié)構(gòu)密封后直接通過外部高溫環(huán)境進行吸氣劑熱激活，保證探測器腔體真空度。該方案吸氣劑激活方式簡單，易于進行批量化生產(chǎn)制造。

技術(shù)特征：

1.一種非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)，包括：讀出電路襯底(1)，所述讀出電路襯底(1)上具有mems微橋結(jié)構(gòu)(2)，每一所述mems微橋結(jié)構(gòu)(2)上罩設(shè)有一個像素封裝結(jié)構(gòu)腔體(3)，所述像素封裝結(jié)構(gòu)腔體(3)上開設(shè)有沉積孔(5)，所述沉積孔(5)的下方具有吸氣劑(4)，所述像素封裝結(jié)構(gòu)腔體(3)的外部具有封孔膜層(6)，所述封孔膜層(6)對所述沉積孔(5)進行封堵。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述封孔膜層(6)罩設(shè)于所述像素封裝結(jié)構(gòu)腔體(3)外。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰像素封裝結(jié)構(gòu)腔體(3)外的封孔膜層(6)相連且填滿于相鄰像素封裝結(jié)構(gòu)腔體(3)之間的間隙。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述吸氣劑(4)位于mems微橋結(jié)構(gòu)(2)的四周。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰像素封裝結(jié)構(gòu)腔體(3)之間具有吸氣劑(4)。

6.一種非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述步驟s5之后，采用熱激活方式對所述吸氣劑(4)進行激活。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述吸氣劑(4)沉積至像素封裝結(jié)構(gòu)腔體(3)內(nèi)部時采用物理/化學氣相沉積工藝。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述物理氣相沉積工藝為電子束蒸發(fā)鍍膜工藝。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述除去像素封裝結(jié)構(gòu)腔體(3)上方吸氣劑膜層的工藝為化學機械研磨工藝。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于半導體技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種非制冷紅外探測器像素級封裝結(jié)構(gòu)及制備方法，包括：在讀出電路襯底上基于犧牲層制作MEMS微橋結(jié)構(gòu)以及罩設(shè)于各個MEMS微橋結(jié)構(gòu)上的像素封裝結(jié)構(gòu)腔體；在像素封裝結(jié)構(gòu)腔體上開設(shè)沉積孔并對所述沉積孔下方的犧牲層進行蝕刻；通過沉積孔將吸氣劑沉積至像素封裝結(jié)構(gòu)腔體內(nèi)部；除去所述像素封裝結(jié)構(gòu)腔體上方吸氣劑膜層，并通過沉積孔完成犧牲層的釋放；最后，在像素封裝結(jié)構(gòu)腔體外鍍封孔膜層對所述沉積孔進行封堵，以此完成像素封裝結(jié)構(gòu)腔體密封。本發(fā)明將吸氣劑的制備設(shè)計在了整套MEMS工藝的最后段，避免了前道各項工藝對吸氣劑產(chǎn)生的影響，且通過高溫熱激活的方式激活吸氣劑，保證探測器腔體真空度。

技術(shù)研發(fā)人員：黃晟,黃立,江致興,葉帆,王春水,汪超,蔣文杰,雷素云,邱芊
受保護的技術(shù)使用者：武漢高芯科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9